[发明专利]一种转角透镜光纤阵列及其制作方法

说明书

本发明涉及一种转角透镜光纤阵列及其制作方法，光纤阵列的裸纤端端面为倾斜的光学平面，且所述光学平面上位于纤芯以外区域的前部在竖直平面内切断尖端，并且在切断的断面处形成向前部突出的凸面透镜，且所述凸面透镜的焦点位于光纤的纤芯内。本发明基于光纤阵列可以快速实现光路转角，相比于传统的光纤阵列具有40％‑50％的耦合效率，本发明对光纤阵列的端面进行切割处理并形成向前突出的凸面透镜，从而使得光纤阵列的端面具有聚焦功能，大大提高了其耦合效率，可达到60％‑70％的耦合效率，满足绝大部分场景应用需求。同时其短交付周期和低前提投入、耐宽温的优势可满足越来越高要求的快速迭代的现代化需求。

技术领域

本发明涉及光纤传输技术领域，尤其涉及一种转角透镜光纤阵列及其制作方法。

背景技术

市面上主流的90°转角耦合有两种方案：多级聚光透镜加一级光路反射的透镜耦合方案，光纤研磨45°角直接实现光路90°转角的光纤阵列方案。透镜耦合方案耦合效率可以高达80～90％，但透镜需要开模注塑，需要花费较长的模具加工时间，且透镜所需要的模具费用也不菲。透镜耦合方案的前期长时间、高投入的特点决定了该方案只适合于成熟的大规模应用案例，不适合快速迭代的高响应度需求。光纤阵列方案不需要开模定制，对应的原材料使用划片机划片即可完成，可实现短期的迅速打样及批量生产，光纤阵列对应的玻璃材质也可提供部分高端耐宽温要求。但光纤阵列的耦合效率在发射端一般只能达到40％～50％，较难满足高灵敏度和高带宽的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种转角透镜光纤阵列。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种转角透镜光纤阵列，所述光纤阵列的裸纤端端面为倾斜的光学平面，且所述光学平面上位于纤芯以外区域的前部在竖直平面内切断尖端，并且在切断的断面处形成向前部突出的凸面透镜，且所述凸面透镜的焦点位于光纤的纤芯内。

本发明的有益效果是：本发明的转角透镜光纤阵列，基于光纤阵列可以快速实现光路转角，相比于传统的光纤阵列具有40％-50％的耦合效率，本发明对光纤阵列的端面进行切割处理并形成向前突出的凸面透镜，从而使得光纤阵列的端面具有聚焦功能，大大提高了其耦合效率，可达到60％-70％的耦合效率，满足绝大部分场景应用需求。同时其短交付周期和低前提投入、耐宽温的优势可满足越来越高要求的快速迭代的现代化需求。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述裸纤端端面的倾斜角度范围为38-50度。

进一步：所述裸纤端端面的倾斜角度为45度。

进一步：在所述光学平面上位于纤芯以外区域的前部采用激光切割工艺在竖直平面内切断尖端，并且切断的断面处形成向前部突出的凸面透镜。

上述进一步方案的有益效果是：采用激光切割工艺可以利用激光切割时瞬间的高温，使得靠近断面处的部分光纤会瞬间熔融，并在激光脉冲断开后重新固化，在表面的张力作用下形成一个向前突出的凸面透镜。

进一步：激光的切割线沿着垂直于光纤阵列的轴线方向，且所述切割线与光纤纤芯的边缘沿着光纤阵列的轴线方向之间的最小距离为5-10μm。

上述进一步方案的有益效果是：通过控制所述切割线与光纤纤芯的边缘沿着光纤阵列的轴线方向之间的最小距离，可以避免在对所述光学平面上位于纤芯以外区域的前部进行切割时引起光纤纤芯熔融，影响光纤端面的耦合效率。

本发明还提供了一种转角透镜光纤阵列的制作方法，包括如下步骤：

将裸纤端端面为倾斜光学平面的光纤阵列固定在激光切割机上，且所述光学平面位于激光切割机出射激光的光路上；

调整所述激光切割机的切割线，使得所述激光切割机的切割线沿着垂直于光纤阵列的轴线方向，且所述切割线对准所述光学平面上位于纤芯以外区域的前部；